JPH09329153A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内輪部材と外輪部材間に心ずれ及び角度ずれな
どがあっても、トルク値の安定なトルクリミッタを得る
ことができる構造を提供すること。 【構成】内輪部材１と、内輪部材１の一端部に位置する
被摩擦部材として作用する球面部材４と、球面部材４の
径よりも小さい直径又はほぼ同じ直径の円を描く線で球
面部材４に当接する面を有して、球面部材４に摩擦力を
与える摩擦部材３と、摩擦部材３に加圧力を与える弾性
部材５と、外輪部材２とからなることを特徴とするトル
クリミッタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は，ある角度で繰り返し
行われる回転に伴う負荷トルクをそれぞれ設定値以下に
制限するトルクリミッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】 一般にラップトップ型パソコンなどに
おいては、蓋を一定の角度で停止させる必要があり、こ
のような蓋の開閉部にはチルトユニットと称されるトル
クリミッタが用いられている。

【０００３】 比較的簡単な構成のこのような従来の双
方向トルクリミッタとして、図１０に示すようなものが
ある。このトルクリミッタは、ラップトップ型パソコン
などの蓋（図示せず）に結合されるロッド状の内輪部材
１、パソコン本体のブラケットに固定される外輪部材
２、内輪部材１とは直接接触せずに、外輪部材２と一緒
に回転するようにされた輪状板である一対の摩擦部材３
と３’、一対の摩擦部材３と３’に挟まれて摩擦力を受
ける部材で、外輪部材２とは直接接触せずに、内輪部材
２と一緒に回転するようにされた輪状板である被摩擦部
材４’、シールド部材５、及び摩擦部材３’とシールド
部材５との間に配設されて摩擦部材３’に予圧を与える
バネ部材６とからなる。

【０００４】 この構成のトルクリミッタの動作は良く
知られているように、内輪部材１と外輪部材２との間に
外力が働いても、内輪部材１と外輪部材２との間に働く
力がある設定値以下ならば、一対の摩擦部材３と３’と
被摩擦部材４’との当接面に働く摩擦力により、ラップ
トップ型パソコンなどの蓋は停止している。しかし、内
輪部材１と外輪部材２との間に設定値以上の外力が働く
と、その蓋は開くか、あるいは閉じる方向に回転し、内
輪部材１と外輪部材２との間に働く外力が設定値以下に
なると、その位置で停止する。したがって、ラップトッ
プ型パソコンなどの蓋に働くその重みによる回転トルク
よりも、トルクリミッタのトルク値が大きくなるよう一
対の摩擦部材３と３’と被摩擦部材４’との間の摩擦力
を設定することにより、ラップトップ型パソコンなどの
蓋を任意の中間位置に停止させることが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 しかし、このような
構造をもつトルクリミッタでは、摩擦部材３と３’と被
摩擦部材４’とが平坦面で当接しているため、内輪部材
１と外輪部材２間での心ずれ及び角度ずれなどによる寸
法精度の影響が大きく、摩擦部材３と３’と被摩擦部材
４’との間のトルク値がほぼ一定のトルクリミッタを得
ることは難しいという大きな問題がある。さらに、摩擦
部材３と３’と被摩擦部材４’とが平坦面で当接してい
るため、潤滑剤の影響が大きく、それらの間の摩擦係数
が変化するということが、前記問題を余計に大きくして
いる。

【０００６】 本発明はこのような従来の問題点を解決
し，内輪と外輪間に心ずれ及び角度ずれなどがあって
も、トルク値の安定なトルクリミッタが得られる構造を
提供することを目的としている。

【０００７】

【問題を解決するための手段】 前述のような問題を解
決するため，第１の発明は、内輪部材と、該内輪部材の
一端部に位置する被摩擦部材として作用する球面部材
と、該球面部材の直径よりも小さい径の円を描く線で前
記球面部材に当接する面を有して前記球面部材に摩擦力
を与える摩擦部材と、該摩擦部材に加圧力を与える弾性
部材と、外輪部材とからなることを特徴とするトルクリ
ミッタを提供するものである。

【０００８】 前述のような問題を解決するため，第２
の発明は、前記摩擦部材は前記球面部材とほぼその接線
方向で接するテーパー面を有することを特徴とする請求
項１に記載のトルクリミッタを提供するものである。

【０００９】 前述のような問題を解決するため，第３
の発明は、内輪部材と、該内輪部材の一端部側に位置す
る被摩擦部材として作用する１個以上の球面部材と、円
筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いたものであ
って、前記球面部材の直径とほぼ同じ大きさの径の円弧
を描く線で前記球面部材と当接する面を有し、前記開か
れた両端部を外方向にある角度で起立させて形成したタ
ブを備えて前記線部材を締め付ける摩擦部材と、前記タ
ブが係止される凹所を備えた外輪部材とからなることを
特徴とするトルクリミッタを提供するものである。

【００１０】 前述のような問題を解決するため，第４
の発明は、内輪部材と、該内輪部材の一端部側に位置す
る被摩擦部材として作用する１個以上の球面部材と、円
筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いたものであ
って、前記球面部材の直径とほぼ同じ大きさの径の円弧
を描く線で前記球面部材と当接する面を有して前記線部
材を締め付ける摩擦部材と、該摩擦部材と係合された外
輪部材と、該外輪部材と前記摩擦部材との間に配設され
て該摩擦部材の外面を放射内方向へ締め付ける弾性部材
とを備えたことを特徴とするトルクリミッタを提供する
ものである。

【００１１】 前述のような問題を解決するため，第５
の発明は、内輪部材と、該内輪部材の先端部の円筒状部
に巻装され、かつ固定された断面円形の線部材と、円筒
状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いたものであ
り、前記開かれた両端部を外方向にある角度で起立させ
て形成したタブを備えて前記線部材を締め付ける摩擦部
材と、該摩擦部材と係合された外輪部材とからなること
を特徴とするトルクリミッタを提供するものである。

【００１２】 前述のような問題を解決するため，第６
の発明は、内輪部材と、該内輪部材の先端部の円筒状部
に巻装され、かつ固定された断面円形の線部材と、円筒
状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いたものであ
り、前記線部材を締め付ける摩擦部材と、外輪部材と、
該外輪部材と前記摩擦部材との間に配設されて該摩擦部
材の外面を放射内方向へ締め付ける弾性部材とを備えた
ことを特徴とするトルクリミッタを提供するものであ
る。

【００１３】

【発明を実施するための形態】 以下図面により本発明
を実施するための形態について説明する。このトルクリ
ミッタの断面を示す図１において、図９で示した記号と
同一の記号は相当する部材を示すものとする。

【００１４】 ロッド状の内輪部材１は、図２にも示す
ように一方の端部に、電子情報機器などのシャフト（図
示せず）に結合される嵌合穴１Ａを有し、他方の端部
に、被摩擦部材として働く球面部材４が形成されてい
る。この球面部材４はロッド状の内輪部材１と同一の金
属材料で一体的に形成されているが、同一の材料又は別
の材料で形成され、溶接、ろう付け、又は螺合、嵌合な
どによって機械的に結合されていても良い。また、この
球面部材４は完全に丸い球で示されているが、摩擦部材
３と３’と接する面が球面、つまり断面円弧の構造をも
つものであれば良い。

【００１５】 摩擦部材３と３’は、中央穴３ａ，３’
ａを有する輪状の板からなり、特に摩擦部材３’は内輪
部材１が挿通し得る中央穴３’ａを有する。中央穴３
ａ，３’ａを形成する内壁の一部分は、球面部材４に対
するある接線を３６０度回転させて形成された部分的円
錐形のテーパー面３Ａ，３’Ａとなっており、それぞれ
のテーパー面３Ａ，３’Ａと接する軌跡は、ロッド状の
内輪部材１の回転軸線Ｘ−Ｘを中心として、それとほぼ
直角となる円を描く。その円は球面部材４の直径よりも
小さい直径をもち、球面部材４の中心点から見ると、直
角の位置にある。摩擦部材３’は板バネのようなバネ部
材６によって図面の左方向に力を受けているので、球面
部材４は摩擦部材３と３’のテーパー面３Ａ，３’Ａに
よる一対の円線で摩擦を受けることになる。なお、７は
摩擦部材３と３’が回転するのを防止するために外輪部
材２の内壁面から突出している一つ以上の棒状突起であ
り、摩擦部材３と３’の外周部に設けられた凹部に嵌入
される。これにより外輪部材２と摩擦部材３と３’は互
いに係合される。

【００１６】 したがってこの構造では、内輪部材１と
外輪部材２間での心ずれ及び角度ずれなどがあっても、
球面部材４とある接線との接点を３６０度回転させて形
成された円で接するので、それらのずれの影響は面接触
による従来構造のものに比べてはるかに小さく、安定し
たトルク値を有するトルクリミッタを得ることができ
る。また、潤滑剤を注入した場合にも、従来構造のもの
に比べて球面部材４と摩擦部材３、３’との間の摩擦係
数の変化が小さいので、さらにこのことがトルク値を安
定させると共に、所期の摩擦係数をもつトルクリミッタ
を得ることを可能にする。

【００１７】 図３により本発明を実施するための別の
形態について説明する。この特徴は摩擦部材３、３’が
皿バネ部材を兼ねることができる構造になっている点で
ある。

【００１８】 摩擦部材３、３’はリン青銅のような弾
力性をもつ金属材料からなり、輪状平板部３Ｂ、３’
Ｂ、及び輪状平板部３Ｂ、３’Ｂの中央部から円錐状に
立ち上がるテーパー部３Ｃ，３’Ｃで形成される。これ
らはプレス加工により容易に形成される。前記実施の形
態と同様に、テーパー部３Ｃ，３’Ｃのテーパー面３
Ａ，３’Ａが球面部材４に接する。

【００１９】 外輪部材２の内壁面には段差部２Ａが備
えられ、段差部２Ａの大径部に摩擦部材３の輪状平板部
３Ｂが位置し、段差部２Ａの小径部２Ｂに摩擦部材３の
テーパー部３Ｃが位置する。摩擦部材３のテーパー部３
Ｃに位置する球面部材４の一部分も段差部２Ａの小径部
２Ｂに位置する。

【００２０】 シールド板５は中央部に凹所５Ａを備
え、その凹所５Ａに摩擦部材３’のテーパー部３’Ｃ、
テーパー部３’Ｃに位置する球面部材４の一部分、及び
内輪部材１のつけ根部も凹所５Ａ内に位置する。シール
ド板５は外輪部材２の開口部に圧入され、シールド板５
の輪状の平坦な内壁が摩擦部材３’の輪状平板部３’Ｂ
を加圧することにより、平板部３Ｂと３’Ｂとそれぞれ
のテーパー部３Ｃ、３’Ｃの境界近傍部分が外方向に若
干湾曲する。この湾曲がバネ部材の代わりをし、摩擦部
材３、３’のテーパー部３Ｃ、３’Ｃが球面部材４に予
圧を与え、一定の摩擦力を発生する。

【００２１】 摩擦部材３、３’は、前述実施の形態の
ように外輪部材２の円筒状内壁面から突出している一つ
以上の棒状突起部材７により回転しないようになってい
る。この実施形態のものも、前述と同様に摩擦部材３、
３’のテーパー部３Ｃ、３’Ｃと球面部材４との接触は
面ではなく、ロッド状の内輪部材１の回転軸線を中心と
して、それとほぼ直角となる円を描く線となる。

【００２２】 図４により本発明を実施するための別の
形態について説明する。この特徴は、それぞれのバネ部
材６、６’により放射外方向から内方向への予圧を摩擦
部材３、３’に与える構造になっている点である。

【００２３】 摩擦部材３と３’はロッド状の内輪部材
１の回転軸線Ｘ−Ｘ’を中心に対称的に配置されてお
り、図示していないがそれらの両端部は外輪部材２とシ
ールド部材６に係合されている。図の左側に位置する摩
擦部材３のテーパー面３Ａと摩擦部材３’のテーパー面
３’Ａは、それらテーパー面３Ａと３’Ａが球面部材４
に接するとき、それらの接触が円弧で行われ、それら二
つの円弧がロッド状の内輪部材１の回転軸線Ｘ−Ｘ’を
中心として、それとほぼ直角となる円を描く線上にある
ことが好ましい。そのためには、テーパー面３Ａと３’
Ａの角度が等しく、回転軸線Ｘ−Ｘ’に対して対称にな
るよう配置されねばならない。図で右側に位置するテー
パー面３Ａ’と３’Ａ’についても同様である。

【００２４】 外輪部材２の内壁と摩擦部材３の外壁と
の間にバネ部材６が配置され、外輪部材２の内壁と摩擦
部材３’の外壁との間にバネ部材６’が配置される。こ
れらバネ部材６、６’は互いに逆方向のほぼ同じ大きさ
である放射内方向の加圧力を摩擦部材３、３’を加え
る。これら加圧力によって、摩擦部材３、３’の各テー
パー面と球面部材４との接触面に予圧が印加される。こ
の構造のものは、比較的トルク値の小さいトルクリミッ
タに適する。

【００２５】 次に図５に示す実施の形態は、プレス加
工により形成された一対の半球状カップ４Ａ，４Ｂを組
み合わせて球面部材を形成したことを特徴としている。

【００２６】 プレス加工により金属板から形成される
半球状カップ４Ａ，４Ｂは、それぞれの円周に沿ってつ
ば部４ａ，４ａを備えると共に、内輪部材１の円筒部１
ａの先に設けられた角形部１ｂが嵌入する角形穴を中央
に備える。半球状カップ４Ａ，４Ｂは、つば部４ａ，４
ａ及び角形部１ｂが嵌入される角形穴の面域を除き球面
になっている。

【００２７】 その球面に、図１で説明した実施の形態
における摩擦部材３、３’がバネ部材６により押し当て
られ、予圧を与える。なお、この実施の形態の変更例と
して、つば部のない半球状の一対のカップを内輪部材１
の角形部１ｂの上、下に配置した構造のものも考えられ
る。この場合、内輪部材１の角形部１ｂはカップの径程
度の幅と長さをもつ平面を備えることがカップの安定上
好ましい。

【００２８】 この実施の形態にあっては、半球状カッ
プ４Ａ，４Ｂはプレス加工で安価に造ることができ、内
輪部材１全体を合成樹脂材料で構成しても何ら差し障り
がないので、安価なトルクリミッタを提供できる。

【００２９】 図６により本発明を実施するための別の
形態について説明する。この特徴は、単一の摩擦部材３
で球面部材４を締め付ける構造になっている点である。

【００３０】 摩擦部材３はその大部分が球面部材４の
直径と同じ内径をもつ円筒状部分からなるが、図６
（Ａ）のＹ−Ｙ’における断面を示す図６（Ｂ）から分
かるように、その一部分は長さ方向に沿ってある幅で開
いた形状になっており、その開いた両端部は外方向にあ
る角度で起立し、タブ３ａ，３ｂを形成している。それ
らタブ３ａ，３ｂは、外輪部材２の円筒状内壁の一部分
に形成された凹所２ａに係止される。タブ３ａ，３ｂを
凹所２ａに係止されるとき、摩擦部材３はリン青銅のよ
うな材質のバネ性によって球面部材４を締め付け、摩擦
部材３自身が球面部材４に予圧を与える。また、これら
の相互の係止は外輪部材２に対して摩擦部材３が回転す
るのを防止する。

【００３１】 この実施の形態においても、摩擦部材３
と球面部材４との接触はロッド状の内輪部材１の回転軸
線を中心として、それとほぼ直角となる円を描く比較的
太い線となる。したがって、この実施の形態のものでも
前述のように、内輪部材１と外輪部材２間での心ずれ及
び角度ずれなどがあっても、それらのずれによる影響は
小さく、安定したトルク値を有するトルクリミッタを得
ることができる。

【００３２】 次に図７に示す実施の形態は、図６に示
したものよりも大きなトルク値をもつトルクリミッタに
適する構造を示し、球面部材を２個備えたことを特徴と
している。

【００３３】 この実施の形態では、ロッド状の内輪部
材１の回転軸線に沿って２個の同一径の球面部材４と
４’が直列に位置している。図７（Ａ）のＹ−Ｙ’断面
を示す図７（Ｂ）から分かるように、その断面は図６
（Ｂ）に示した断面と実質的に同じであり、図示しない
が球面部材４’の相当する断面も図７（Ｂ）と同じであ
る。したがって、この実施の形態では、摩擦部材３と球
面部材４、４’との接触はロッド状の内輪部材１の回転
軸線を中心として、それとほぼ直角となる各円を描く２
本の比較的太い線となる。

【００３４】 したがって、この実施の形態のものでも
前述のように、内輪部材１と外輪部材２間での心ずれ及
び角度ずれなどがあっても、それらのずれによる影響は
小さく、安定した大きなトルク値を有するトルクリミッ
タを得ることができる。

【００３５】 次に図８に示す実施の形態は、図６に示
したものを部分的に変更したトルクリミッタに適する構
造を示し、コイル状のバネ部材６で摩擦部材３の外面を
放射内方向へ締め付けることを特徴としている。

【００３６】 摩擦部材３は図８（Ａ）、（Ｂ）で示す
ように、円筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開い
たものであり、図６と図７に示した摩擦部材のようなタ
ブを備えてはいない。この摩擦部材３は球面部材４をほ
とんど加圧しない程度の大きさの径で構成されているの
で、摩擦部材３の外側にコイル状のバネ部材６を設け、
その締め付け力で摩擦部材３及び球面部材４に予圧を与
えている。図示していないが、摩擦部材３が外輪部材２
に対して回転するのを防ぐために、外輪部材２の円板状
底板の内壁の一部分から突出する部分３Ｄと、この部分
に対応する摩擦部材３の切り欠いた部分とが係合してい
る。

【００３７】 この実施の形態ではコイル状のバネ部材
６の締め付け力を選定することにより、図６と図７に示
したトルクリミッタよりも大きなトルク値を有するトル
クリミッタを提供することができる。

【００３８】 次に図９に示す実施の形態は、内輪部材
１の先端側の円筒部に断面円形の金属線部材を巻き付け
たことを特徴としている。

【００３９】 この実施の形態では、球面部材４が内輪
部材１の先端側の円筒部に１回以上巻かれた断面円形の
金属線部材からなる。この球面部材４の球面はロッド状
の内輪部材１の回転軸線方向については金属線部材の直
径に依存し、回転方向については内輪部材１の円筒部の
直径と金属線部材の直径に依存する。摩擦部材３は図６
又は図７に示した実施の形態の摩擦部材と同様な構造で
あって、各巻装された金属線部材に予圧を与える。な
お、球面部材４を形成する金属線部材の両端部は、内輪
部材１の前記円筒部に形成された孔１ｃ，１ｄに挿入さ
れ、係止されている。

【００４０】 この実施の形態にあっては、合成樹脂材
料を成型して形成される内輪部材１の円筒部に適当な直
径をもつ金属線部材を巻き付けて球面部材４としている
ので、材料費が安価であるばかりでなく、組み立てが容
易であるので、十分に低価格のトルクリミッタを提供で
きる。なお、この実施の形態では摩擦部材３を図８に示
した構造の摩擦部材３とバネ部材６に代えることも可能
であり、この場合には前述のように、摩擦部材３が外輪
部材２に対して回転するのを防ぐために、摩擦部材３の
一方の端部を外輪部材２の円板状底板に相当する部分の
内壁に係止させる必要がある。

【００４１】

【発明の効果】 以上述べたように，本発明によれば，
内輪部材と外輪部材間に心ずれ及び角度ずれなどがあっ
ても、トルク値の安定で比較的安価なトルクリミッタを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るトルクリミッタの第１の実施の
形態を示す図である。

【図２】 本発明に用いられる内輪部材と球面部材とを
示す図である。

【図３】 本発明に係るトルクリミッタの第２の実施の
形態を示す図である。

【図４】 本発明に係るトルクリミッタの第３の実施の
形態を示す図である。

【図５】 本発明に係るトルクリミッタの第４の実施の
形態を示す図である。

【図６】 本発明に係るトルクリミッタの第５の実施の
形態を示す図である。

【図７】 本発明に係るトルクリミッタの第６の実施の
形態を示す図である。

【図８】 本発明に係るトルクリミッタの第７の実施の
形態を示す図である。

【図９】 本発明に係るトルクリミッタの第８の実施の
形態を示す図である。

【図１０】 従来のトルクリミッタの一例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１・・・内輪部材 ２・・・
外輪部材 １Ａ・・内輪部材１の嵌合穴 ２Ａ・・
外輪部材２の段差部 １ａ・・内輪部材１の円筒状部 ２Ｂ・・
外輪部材２の小径部 １ｂ・・内輪部材１の角形部 ３、３’・・摩擦部材 ４、４’
・・球面部材 ３Ａ，３’Ａ・・摩擦部材３のテーパー面 ５・・シ
ールド部材 ３Ｃ、３’Ｃ・・摩擦部材３のテーパー部 ６・・バ
ネ部材（弾性部材） ７・・棒状突起 ８・・筒
状スペーサ部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪部材と、該内輪部材の一端部側に位
   置する被摩擦部材として作用する球面部材と、該球面部
   材の直径よりも小さい直径の円を描く線で前記球面部材
   に当接する面を有して前記球面部材に摩擦力を与える摩
   擦部材と、該摩擦部材に加圧力を与える弾性部材と、外
   輪部材とからなることを特徴とするトルクリミッタ。
2. 【請求項２】 前記摩擦部材は前記球面部材とほぼその
   接線方向で接するテーパー面を有することを特徴とする
   請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 【請求項３】 内輪部材と、該内輪部材の一端部側に位
   置する被摩擦部材として作用する１個以上の球面部材
   と、円筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いた形
   状であって、前記球面部材の直径とほぼ同じ大きさの径
   の円弧を描く線で前記球面部材と当接する面を有し、前
   記開かれた両端部を外方向にある角度で起立させて形成
   したタブを備えて前記線部材を締め付ける摩擦部材と、
   前記タブが係止される凹所を備えた外輪部材とからなる
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
4. 【請求項４】 内輪部材と、該内輪部材の一端部側に位
   置する被摩擦部材として作用する１個以上の球面部材
   と、円筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いた形
   状であって、前記球面部材の直径とほぼ同じ大きさの径
   の円弧を描く線で前記球面部材と当接する面を有して前
   記線部材を締め付ける摩擦部材と、該摩擦部材と係合さ
   れた外輪部材と、該外輪部材と前記摩擦部材との間に配
   設されて該摩擦部材の外面を放射内方向へ締め付ける弾
   性部材とを備えたことを特徴とするトルクリミッタ。
5. 【請求項５】 内輪部材と、該内輪部材の先端部の円筒
   状部に巻装され、かつ固定された断面円形の線部材と、
   円筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いた形状で
   あり、前記開かれた両端部を外方向にある角度で起立さ
   せて形成したタブを備えて前記線部材を締め付ける摩擦
   部材と、該摩擦部材と係合された外輪部材とからなるこ
   とを特徴とするトルクリミッタ。
6. 【請求項６】 内輪部材と、該内輪部材の先端部の円筒
   状部に巻装され、かつ固定された断面円形の線部材と、
   円筒状のものを長さ方向に沿ってある幅で開いた形状で
   あり、前記線部材を締め付ける摩擦部材と、外輪部材
   と、該外輪部材と前記摩擦部材との間に配設されて該摩
   擦部材の外面を放射内方向へ締め付ける弾性部材とを備
   えたことを特徴とするトルクリミッタ。